補充教材(1)~電阻與歐姆定律

一、何謂電阻？
　　「電阻」顧名思義，就是阻礙電流流動的因素。當電阻越大，表示阻礙越大，就會讓電流越難流動。所以在相同電壓的條件下，電阻越大，電流就會越小。 而影響電阻大小的因素有四：

& M! S) w1 a2 |% s- B+ l1 v/ b- }材　質：
　　不同的材料，對電產生的阻力也不同，在常見的金屬導體中銀和銅算是電阻最小的，而鉻、鎳的電阻則大的多。在常溫的狀態下，所有會導電的材料都有大小不同的電阻喔！
6 a6 N( _* S: W$ q  L
長　度：
+ c9 A: Z  \" d1 c# F- E9 {　　當導電的電子，穿過的材料長度增加時，能量的損耗也會增加。就像跑步愈久愈沒體力，慢了下來一樣，阻檔電流的通過也，讓電流變小。所以長度愈長，電的阻力愈大。
; |$ i; G  [+ _# ^# p$ Q
1 D- c! b6 Q6 h6 W8 i截面積：
2 h3 L3 w  K. \' i; j! G　　當截面積（橫切面積）越大，能夠傳遞電流的電子就愈多，同心協力之下，當然能讓更多的電流流過，電阻就比較小。

溫　度：
2 J7 v9 `! f6 [　　一般的導電材料，當溫度越高時，材料中的電子受到熱能的激勵，會開始不聽使喚，到處亂撞，無法再專心於傳遞電能的工作，而碰撞的結果更讓電流的前進更加不容易，所以當導體的溫度愈高，電阻便會愈大。

8 @5 @0 Y0 G$ `2 D2 D  N8 {二、歐姆定律
9 G5 l' i: t1 F　　　　歐姆定律為歐姆(Georg Simon Ohm l787～1854德國物理學家)於1826年作的實驗，發現了電流（Ｉ）和電壓（Ｖ）之間成正比。也就是當電壓變成N倍的時候，電流也會變成N倍。但是不同的電阻會讓這個比例常數（除式）有所改變。這個比例常數，就是電阻。此即歐姆定律
# u* Z% S& h- S! B　　　　　　　（Ｒ＝Ｖ／Ｉ）　或　（Ｖ＝Ｉx Ｒ）
從這個式子我們可以看出，電壓和電流成正比的關係。同時電流電阻成反比。
+ a2 T$ H8 s' f- `! C/ ~9 n
三、電阻的單位
" m1 L' w& i2 c& T　　電阻的單位稱為歐姆(Ohm)通常記為：Ω。由歐姆定律可界定歐姆之定義如下：若在電阻上施予１伏特的電壓，可得到１安培的電流，就稱這個電阻的大小為１Ω。
: G( O9 W5 ~" [$ N1 G0 X
- b9 M4 a) O# e
8 `) u% Y& D( H  Q$ P  e+ [

所以說若在電阻上給二伏特的電壓，就可得到二安培的電流喔?

7 P3 k) ~( E  B3 s
7 ?4 {$ H3 ?. {" Z5 @4 b
4 Z4 }4 d$ F  ^: d; r" b/ b- A9/28               謝忠成5 Q( U- v  Z2 i3 g$ C2 Z& \

觀念很好！
% o: A* y7 w# ]! x4 a
給予２Ｖ（伏特）的電壓，則可流過２Ａ（安培）的電流，依照歐姆定律

　Ｖ＝Ｉ＊Ｒ　→　２＝２＊＿＿　→　Ｒ＝１（Ω）

所以當電壓為２Ｖ（伏特），但只能流過１Ａ（安培）的電流時，則電阻大小就是２Ω（歐姆）了

　Ｖ＝Ｉ＊Ｒ　→　２＝１＊＿＿　→　Ｒ＝２（Ω）

& Z. Z3 G, @5 Q這有點難，要慢慢看喔！
  M& E8 |8 B; b- N7 C6 n) s/ S/ g
; |- u" H- Q) \' c; t# b9 i# ^

為甚麼在材質上的差別中，電阻會有所不同ㄋ?
材質影響電阻的因素是什麼呢?

# n( @" S/ ^3 M  a' S3 b佑平

這個問題問得很好：

& y. ]% h$ E, `- n材質跟電阻間的關係，就存在於材質本身的導電率（導電能力）。
我們知道物質是由原子構成的，而原子的基本結構就是原子核與電子。

# ], [# K$ c' R% c# m: P當材質中自由電子（可脫離原子核束縛而到處移動電子）數目越多，就越容易導電；電阻就越小。
1 d. Y/ t, _2 F4 p. }8 Q3 D" E
# {8 R) E" g. |/ V6 y  J  a4 u. w如果是絕緣體，則電子都被原子核束縛住，所以沒有電流流通的媒介，所以電流就無法通過了。

老師上面說:電流沒有流通的媒介，所電阻就相當相當的大。
: w) p* Y! b* F9 H也就是說，若是絕緣體的話，電流沒有流通的媒介，就一定都沒有任何電流經過嗎?還是說，還是會有一點點的電流，只是電阻較大而已?
# |% Y; ?/ j4 K* |
佑平

哈．．．，問得好！
4 Z5 @& {& K( T+ M( s- d0 ~: b9 z% {
為什麼叫做絕緣體，就是沒有辦法讓電流通過，所以我說電阻相當相當大，
只是個形容。不過，即使是絕緣體，也沒有辦法阻止太高的電位差（兩點電
: [' G6 M( ^" U. y5 q" _9 h" Q- Q壓的差距）。
  g8 e2 G+ @: R1 t* N, w
: \& P- o! o" g7 t4 q舉例來說：空氣是很好的絕緣體，但如果地面和雲層之間的正負電位差太多，就會產生「閃電」，突破空氣絕緣的限制。

老師上面說:為什麼叫做絕緣體，就是沒有辦法讓電流通過.
老師上面又說:即使是絕緣體，也沒有辦法阻止太高的電位差
到底是神麼?

”即使是絕緣體，也沒有辦法阻止太高的電位差”，意思就是說：絕緣（防止電流通過）的能力也是有極限的。
, @! X/ y) f' L( Y6 f! {
舉例來說：
- O( \- A) V3 P  T１顆電池的電量沒辦法穿透一張紙，但１００００顆電池串聯起來的能量，一張紙就檔不下來了！
' ~9 D+ ?3 l4 r) U' Y, [# u" K* J  d
這樣解釋也許比較容易懂。

也就是說，絕緣體也不能抵擋太陽的電流嚕!
我終於懂了，謝謝老師的回答。

佑平

老師~~~
發光二極體的亮度會影響車子的行動嗎?
- {- L2 g/ ~. S如果車子行走當中,發光二極體掉了車子
還能走嗎?

原帖由 蘇庭葦 於 2008-10-3 22:19 發表
! b! ^# [$ f' b發光二極體的亮度會影響車子的行動嗎?
如果車子行走當中,發光二極體掉了車子
5 ?# z/ B7 Q, e! C9 c, g0 H還能走嗎?

9 b4 S/ y0 m; f$ H' Q- O我們的實驗中，LED是用來當指示燈，只負責顯示電路狀態，所以不會影響車子的行動

如果伏特有1000那100毆姆的電阻會不會有事。

原帖由 蘇庭葦 於 2008-10-4 23:39 發表
如果伏特有1000那100毆姆的電阻會不會有事。

6 a  `3 l! j' d; y% t& O6 N
$ d1 V5 m! }4 w; h1 Q跟據歐姆定律：
( p4 P' i. o* D6 W
　　電壓　除以　電阻　＝　電流　（Ｖ／Ｒ＝Ｉ）
　　＝＞　　１０００（Ｖ）／１００（Ω ）＝１０（Ａ）
　　Ａ：安培，是電流大小的單位名稱，就像Ｍ（公尺）是長度大小的名稱。
  B& p9 Y$ z8 H* a7 g
所以電阻接上１０００Ｖ電壓，會有１０Ａ的電流流過，則該電阻將承受一個很大的能量（功率）

9 _- K3 o0 ^  v" N; G　　電壓　乘以　電流　＝　功率　（Ｖ＊Ｉ＝Ｗ）
　　＝＞　　１０００（Ｖ）＊１０（Ａ）＝１００００（Ｗ）　　
　　Ｗ：瓦特，是能量大小的單位名稱
/ g0 W& g: T3 b" P- Q. Z  ~4 k" P
/ \/ Q1 _/ {( U, H+ I& ?但我們教材用的電阻，能承受的功率只有１／４＝０．２５（Ｗ）

　　１００００Ｗ　遠大於　０．２５Ｗ
4 y9 E- A+ J) \9 Y接上去會就一定會馬上燒燬的！

老師~~~

把電阻串連在一起,LED會亮的越來越小;
2 ^+ A5 H( h" S2 |把電阻並連在一起,LED會亮的越來越小.
對嗎?

老師
最大的伏特是多少。

原帖由 蘇庭葦 於 2008-10-4 23:13 發表
3 L3 n# B$ v* _8 N( a; O老師~~~
( @5 i+ E" i+ q6 o! a# \; s
把電阻串連在一起,LED會亮的越來越小;
! f# B0 D6 R% n) e) r7 J把電阻並連在一起,LED會亮的越來越小.
2 ?& F# @  Z9 v% p9 {6 R$ A對嗎?

可以描述一下你說的並聯是如何接呢？

老師
( C: ^  f( [- d6 XLED是半導體嗎?

並連是電阻的兩端接在一起,
所以串聯就是電阻的一端接在一起。
對嗎?老師

原帖由 蘇庭葦 於 2008-10-5 08:53 發表
4 A. h& y) _& m% x並連是電阻的兩端接在一起,
所以串聯就是電阻的一端接在一起。
對嗎?老師

左邊為串聯電路，電阻有降低ＬＥＤ電流的作用，所以ＬＥＤ亮度會受電阻控制。
: @1 r" W0 n' o) {$ B! ?右邊為並聯電路，電阻沒有降低ＬＥＤ電流的作用，所以ＬＥＤ亮度不會受電阻控制。而且還因為直接接到電池，所以還會燒壞ＬＥＤ。

回答樓上的問題：ＬＥＤ也是用半導體材料製成的。